補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：
4 W% A/ l2 u9 ~  C4 `5 ]- j4 A
5 _3 L5 ~3 l4 Z: D; k材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！
/ f6 X% Z% B1 o2 O: a( E1 e8 V/ P
長　度：
8 V7 l3 \: {( u: T8 b& \　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。

8 s* T- r8 k/ ~, W7 c3 P截面積：
　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。

溫　度：
　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。
+ {. _$ t( W. R: ]# j4 N9 K
2 W- A- m0 g! w% k/ I: u二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
, b9 q+ d# V% A5 I　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。
* O  ?8 H) C9 N4 o: `& j* H; B
三、電阻的單位
　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
4 F$ E, _) Z2 P* q( X7 g' S

- K3 ~( b0 u. `, S9 X! Q. x4 {' \

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?
! V7 W% N( Z/ C
7 O+ W# `- w9 }. I  a* P
) q8 e6 R; t" e. K
' Z' s! h. M5 x, V+ [9 |' x9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
4 c' j7 F7 E& P3 Z( w
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

6 ]0 u  K, R5 d! l( V# G+ B6 y　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
7 W9 S0 C  x& g4 X2 z( i' d
所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
1 H' t/ T6 l( l& @: B. i1 C* Q) A
5 `9 T- H; o, c% J; e  n+ f5 d　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

2 p3 d( O* s) D8 r* z% K# f9 o$ o這有點難，要慢慢看喔！

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
+ o$ s1 l6 W  ?% a- i" j/ t材質影響電阻的因素是什麼呢?

佑平

這個問題問得很好：

材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。

當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。

) D1 y  t. \9 T' J如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
, s6 ~) c  e% T( v4 g4 y也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?

* g+ V% y' p  `; X$ ?3 H1 ~佑平

哈．．．，問得好！
% d4 _9 ^' Q7 O" k1 L( \
為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
壓的差距）。

) i" p! W" x. T舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。
$ o. ^* n! Z& y1 [
) s$ J* [. T# e9 W0 o舉例來說：
% g0 h* V; t1 t8 O. o１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
我終於懂了，謝謝老師的回答。

佑平

老師~~~
5 ?1 t7 \$ _$ ~8 x( L* \發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
- F5 f& K9 Q2 I% E+ M+ ?還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
, F1 J+ A: E7 k9 G2 T" |0 r% k0 n如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
' s, I# J- e0 J0 b: e還能走嗎?

我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
$ r7 _' Y2 T% [如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

# f6 E; S3 D0 N
跟據歐姆定律：

' r% c+ m/ D& f　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
9 {5 W( k7 r1 J: f0 d) u
所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）
& l7 F& l' n: r+ H
/ ?: p, t: g( Y3 i　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
6 n! G+ H1 b; s6 s$ s0 O  H$ [; ~　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

  ^4 \3 J7 J1 L5 z/ U5 h- u9 D1 A但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
" t7 t+ |  X" V3 F  T
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
" w# Z1 g9 M9 H. L+ q7 O! J. K接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

  M' J% b3 u3 C- W8 ^把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
9 I2 N7 W' i* {, R& ~把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~
0 a2 A3 N$ V4 s# ~6 G  ^0 o* `
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
  j2 o4 \7 N# r( @$ E把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
$ F8 X4 e# Y. N* e+ b; c8 [( `對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
1 l9 ]' g# o% N) U$ }  w對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
並連是電阻的兩端接在一起,
; y9 j! Y2 z$ N9 t1 o$ V. D所以串聯就是電阻的一端接在一起。
& L% R) }! A" {- a- k: L- I對嗎?老師

. p3 D5 b: o" z" A左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。
0 M' E6 J0 y, ?
回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。